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Article de méthode

Modèle Réalisé Synthèse de nanotubes d'or plasmoniques avec IR Absorbance accordable

15.8K vues

DOI :

10.3791/50420

1 avril 2013

Dans cet article

Résumé

Nanotubes d'or en solution à suspension ayant des dimensions contrôlées peuvent être synthétisés par dépôt électrochimique anodique poreux en oxyde d'aluminium (AAO) des membranes à l'aide d'un noyau polymère hydrophobe. Nanotubes d'or et les tableaux de nanotubes prometteuses pour des applications dans les biocapteurs plasmoniques, surface-enhanced Raman, photo-thermique de chauffage, le transport ionique et moléculaire, la microfluidique, la catalyse et la détection électrochimique.

Résumé

Un réseau de pores pratiquement parallèle peut être produite par anodisation des feuilles d'aluminium en milieu acide 1, 2. Les applications de anodiques d'oxyde d'aluminium (AAO) membranes sont en développement depuis les années 1990 et sont devenus une méthode commune pour modèle la synthèse de nanostructures de rapport d'aspect élevé, principalement par la croissance électrochimique ou pores mouillage. Récemment, ces membranes sont devenus disponibles dans le commerce dans un large éventail de tailles de pores et la densité, ce qui conduit à une vaste bibliothèque de nanostructures fonctionnelles étant synthétisés à partir de membranes AAO. Il s'agit notamment de nanotubes composites, nanofils et nanotubes en métaux, des matériaux inorganiques ou polymères 3-10. Membranes nanoporeuses ont été utilisés pour synthétiser des réseaux de nanoparticules et de nanotubes qui se comportent bien comme des capteurs d'indice de réfraction, les biocapteurs plasmoniques, ou spectroscopie Raman exaltée de surface (SERS) substrats 11-16, ainsi que d'un large éventail d'autres domaines tels que photo-thermiquechauffage 17, à perméabilité sélective de transport 18, 19, 20 catalyse, la microfluidique 21 et 22 de détection électrochimique, 23. Nous rapportons ici un nouveau procédé pour préparer des nanotubes d'or dans les membranes AAO. Nanostructures creuses ont une application potentielle des plasmons et de la SERS de détection, et nous prévoyons que ces nanotubes d'or permettra de sensibilité et de forts signaux plasmon, découlant du matériel ont diminué amortissement 15.

Introduction

Lorsque leurs dimensions approcher la profondeur de pénétration de la lumière (~ 50 nm; l'échelle nanométrique), les métaux nobles, et surtout l'or, présentent exquis taille, la forme et l'environnement dépendent des propriétés optiques 24, 25. Sur cette échelle, un éclairage direct provoque une oscillation cohérente des électrons de conduction connu sous le nom de résonance plasmonique de surface (SPR). SPR dépend fortement de la taille des nanostructures, la forme et les propriétés diélectriques du milieu environnant. Il ya un grand intérêt dans la caractérisation des propriétés SPR dans de nouveaux matériaux, comme SPR à base de dispositifs ....

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Protocole

1. Formant l'électrode d'argent de travail

  1. Fixer la membrane AAO substrat face supérieure sur une plaque de verre à l'aide d'une colle 2-sided. Remarque: minimiser la surface membranaire en contact avec l'adhésif, car il sera obstruer les pores.
  2. Installer la plaque de verre dans le support de substrat métallique de l'évaporateur, fermer la chambre, et à évacuer une pression de moins de 1,0 μTorr.
  3. À l'aide d'une source résistive, évaporer pastilles d'argent (pureté> 99,99%) sur le substrat à une vitesse de 0,8 Å / s jusqu'à une épaisseur de couche de 100 nm est atteinte, puis augmenter la vitesse d....

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Résultats

Après chaque étape, on peut visiblement déterminer si oui ou non la synthèse est réussie, en observant la couleur de la membrane. Après le dépôt de cuivre (étape 2.3), le modèle apparaît violet. Pendant le dépôt de nickel (étape 2.5) le modèle va lentement virer au noir. Après le dépôt de polymère (étape 3.3), le modèle devrait apparaître plus sombre violet / noir brillant et plus (figure 2). Chronoapmerograms typiques de polymère de succès et d'or sont incluses (figure 3). Au cours.......

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Discussion

Modèle réalisé la synthèse de nanotubes dans les membranes AAO est devenu de plus en plus populaire, cependant la synthèse de nanotubes ont tendance à être très sensibles à des changements mineurs dans des conditions matérielles et de synthèse. Ici, une compréhension globale des avantages et des inconvénients de l'utilisation des membranes AAO est décrite, ainsi que des directives générales pour l'utilisation de membranes pour la synthèse électrochimique AAO des nanostructures.

Lors .......

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Remerciements

Ce travail a été soutenu par l'Université de Toronto, en sciences naturelles et en génie du Canada, la Fondation canadienne pour l'innovation et le Fonds ontarien de la recherche. DSS remercie le ministère ontarien de bourse de nouveau chercheur.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Réactif / Matériel
UniKera standard membrane Technologies Inc Synkera SM-XY-13 Anodiques membranes d'oxyde d'aluminium sont disponibles à partir de synkera dans différentes tailles de pores allant de 13 à 150 nm, et une épaisseur de 50 à 100 um. Nous utilisons les 50 ceux um. Elles sont symétriques, c'est à dire la taille des pores est uniforme de haut en bas.
Anopore membranes inorganiques Whatman 6809-7023 13 mm de diamètre, 200 nm taille des pores. Ces membranes sont très fragiles. Les diamètres de pores ne sont pas uniformes partout, il est donc important de toujours utiliser la partie inférieure de la membrane d'électrode de travail
Argent Pellets 99,99% Kurt J. Lesker EVMAG40EXE-D
Pentahydrate de sulfate de cuivre (II) Sigma-Aldrich 209189
Acide sulfurique ACP S8780 Attention: liquide corrosif
Le peroxyde d'hydrogène (30%) ACP H7000 Attention: liquide oxydant
Acide nitrique ACP N2800 Attention: liquide corrosif fumant
Hydroxyde de sodium Fisher Scientific S318-1 Attention: poudre caustique
Watts Pure Nickel Technic Inc 130859 Ce produit n'est plus disponible chez Technic inc., Cependant d'autres solutions commerciales nickelage va fonctionner.
Techni-Gold 434HS Technic Inc X6763600 Contient du cyanure, ne pas acidifier
Le trifluorure de bore éthérate de diéthyle Sigma-Aldrich 175501-100ML Doit être stocké et utilisé sous atmosphère inerte
3-hexylthiophène Sigma-Aldrich 399051-5G
Oxyde de deutérium Sigma-Aldrich 151880-100G
Acétonitrile (anhydre) Sigma-Aldrich 271004
L'éthanol (anhydre) Labs Caledon 05/01/1500
Équipement
CE Epsilon potentiostat / galvanostat BASi (Bioanalytical Systems, Inc) N / A Les électrodes de référence et des fils de platine ont été inclus avec le potentiostat, et les remplacements peuvent être purchaes de BASi http: / / Www.basinc.com / produits / ec / epsilon / features.html
Cary 5000 UV-Vis-NIR spectrophotomètre Agilent Technologies N / A
Thermomixer R Eppendorf N / A http://www.eppendorf.com/int/index.php?action=products&contentid=1&catalognode=9832
Branson Ultrasonic Cleaner 2510 Bransonic Z244810 (De Sigma Aldrich) / Aldrich/Z244910? Lang = fr & region = CA "target =" _blank "> http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/Z244910?lang=en®ion=CA
Covap évaporateur 2 thermique Angstrom Ingénierie N / A http://www.angstromengineering.com/covap.html
Synergie Millipore système de purification de l'eau Millipore N / A http://www.millipore.com/catalogue/module/c9209

Références

  1. Lee, W., Ji, R., Gösele, U., Nielsch, K. Fast fabrication of long-range ordered porous alumina membranes by hard anodization. Nature Publishing Group. 5 (9), 741-747 (2006).
  2. Li, F., Zhang, L., Metzger, R. M. On the growth of highly ordered pores in ....

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Réimpressions et autorisations

Mots-clés

Absorbance plasmoniqueoxyde d aluminium anodiquelectrod positionc ur polym reaccord infrarougenanostructures creusessuspension en solutionspectroscopie optiquesynth se de nanotubes